一、監控系統結構 

水電站計算機監控系統從功能上分為：電站控制層和現地控制層。

（1）電站控制層 

電站控制層由電站計算機室及中控繼保室的有關主控級監控設備組成。主要設備包括電站主計算機、操作員工作站、運行人員操作臺、培訓臺、工程師/培訓工作站、通信工作站、語音報警及ON-CALL工作站、衛星同步時鐘系統、打印機和光盤刻錄機、UPS等組成。 

（2） 現地控制層     

現地控制單元級由七個現地控制單元組成，每個LCU應是智能型和具有可編程的能力。LCU由AB的ControlLogix的1756系列產品做硬件冗余，支持帶點熱插拔，以主／熱備用方式運行，通過Rockwell的冗余控制模塊（1756-RM2）實現冗余切換，不需額外編程，底部采用以太網環網（DLR)進行網絡冗余。采用1756-EN2TR進行和上位機的環形或者星型冗余。 

（3）操作員工作站（2套）

計算機設在電站廠房計算機室內，采用雙機全冗余配置。正常情況一臺工作，一臺熱備用，工作計算機故障，則由備用計算機接替，自動完成雙機無擾動切換。軟件采用FactoryTalk View SE的Server版本，用2個服務器軟件進行備份和切換，備份切換由Server自己實現。中控室配置一套UPS電源，其容量不小于3kVA。采用Alpha Continuity 3KVA在線式UPS系列，它使用了旋轉LCD面板執行機架/塔式轉換的設計，使其集成到多種應用和網絡中。

（4）服務器工業私有云

     利用當前主流的工業數據虛擬化技術，把生產區域中各系統服務器（包括MES服務器，SCADA管理服務器，歷史數據庫服務器，實時數據庫服務器，WEB發布服務器，視頻服務器，安防服務器等），操作員站，工程師站的系統集中在集團或者工廠私有的云端服務器上，在傳統的系統操作員工位上放置瘦客戶機。顛覆傳統結構，既較大限度地保持原本的服務器架構，又利用私有云技術強化服務器性能及可靠性，延長系統生命周期，保護了用戶的投資。

二、網絡方式 

◆局部區域網絡符合工業通用的國際標準IEE802．3u以及TCP／IP規約，交換機應選擇符合電力行業標準的工業型交換機。

◆局域網絡采用百兆光纖單環網結構，電站控制級設備及現地控制單元設備均直接接在局域網絡上。

◆主站的網絡設備采用工業級千兆以太環網交換機，現地LCU網絡設備采用工業級百兆赫思曼RS系列交換機。主站交換機與各工作站之間的采用泛達超5類纜線。

工業以太網交換機是赫思曼RS系列針對嚴酷的工業環境而設計，其材質、元器件及安裝方式等都是嚴格按照工業級設計和制造的，具有牢靠的重負荷設計，符合關于電磁干擾、震動、沖擊、工業溫度等的工業指標，從而確保網絡具有很高的可靠性。設備采用無風扇設計，支持12~48VDC雙電源冗余，并具有電源極性反接保護功能，工作溫度范圍適應能力強，從較大程度上滿足了工業網絡通訊系統對設備可靠性的要求，其性能指標超過一般的商用網絡產品。同時，交換機采用標準工業導軌及機架式安裝，方便工業現場的設備設置。

設備支持冗余雙直流電源輸入，可在主供電系統失敗的情況下自動切換。并支持電源極性反接保護功能，當電源的正、負極接反時，不但不會燒壞設備，而且可以繼續正常工作，因此能很好的保證網絡通訊系統的可靠性和設備的安全性。  

整機結構嚴格按照有關電磁兼容的設計規范進行設計，保證了系統具有良好的抗靜電干擾、抗射頻干擾、抗電脈沖群干擾、抗雷擊浪涌干擾、抗電瞬時跌落干擾和抗射頻傳導干擾的能力

三、時鐘系統 

時鐘同步系統采用AB的專用模塊，符合IEEE1588 PTP 時間同步要求。

四、控制層   

各遠程I／O的工作電源分別由其對應的LCU提供。

◆機組現地控制單元(LCUl，LCU2，LCU3，LCU4)

LCU應該提供RS-485串行接口方式的，采用Modbus（Master and Slave）標準通信規約的接口，采用Molex進行網關協議轉換，模塊直接插在AB的1756機架上面，有標準的塊進行編程。

LCU中的PLC與工作站之間采用國際標準工業以太網規約EtherNet/IP，通訊速率達到100Mbps，PLC采用AB ControlLogix系統調速器油泵控制回路、球閥控制回路進入機組現地LCU控制。

◆  公用升壓站現地控制單元(LCU5)

1套開關站現地控制單元LCU。LCU由AB的1756系列加PanelView Plus 7系列的觸摸屏組成。

LCU中的PLC與工作站之間采用國際標準工業以太網規約EtherNet/IP，通訊速率達到100Mbps，控制系統選用AB ControlLogix系統。

底層驅動器采用采用羅克韋爾PowerFlex753系列變頻器,采用EtherNet/IP通信模塊具有雙以太網接口，可實現DLR功能(以太網環網)，羅克韋爾驅動器具有多種控制模式，標準 V/Hz，帶全定制功能，無速度傳感器矢量控制，帶自整定功能，磁通矢量控制，帶或不帶編碼器反饋，感應和永磁電機控制。

機柜采用的是霍夫曼MI9機柜，防護等級IP55，根據標準的GB 4208，等同于IEC 60529.具有超強的承重能力，并柜組件可以在相同車間機柜之間的完美組合，在智能電網行業中，霍夫曼MODO模塊化雙層戶外機柜，雙層壁結構，優越的熱解決方案，比普通機柜節能75%，采用優質的不銹鋼和鋁板打造，高強度的鋁合金框架，良好的抗振動、抗地震、負載及EMC功能,防護等級IP55. 

在底層控制器端添加工業防火墻Tofino無論網絡中任何位置發生攻擊或者為人誤操作，深度防護模型都可以有效的限制其對整個網絡造成影響，多層防護，差異化防護，針對特定威脅的分層防護。

電力行業能力之火電行業：

隨著社會的發展，網絡技術、計算機技術及PLC控制技術的日益成熟，大多數火電廠輔控系統均可進入全廠輔助網絡控制系統，實現在集控室完全監控操作，大大提高了自動化水平，更好地提高了全廠的效率。

火電廠的輔助系統主要有：鍋爐補給水系統、凝結水精處理系統、制氫站、循環水處理系統、工業廢水處理系統、除灰系統、除渣系統、輸煤系統等。這些輔助系統與電廠的生產過程密切相關，確保這些輔助系統的正常運行，才能保證電廠的安全運行，因此對它們的監控是很重要的。

 過去對這些輔助系統的監控是由一套獨立的PLC控制系統完成各輔助系統的監控，其上位機和控制系統機柜布置在各輔助車間的控制室內。這種控制方式使得控制系統設備配置重疊，運行管理人員多，不易管理。因此提高輔助車間的控制水平，減少輔助車間運行管理人員，成為電廠減人增效的重點。

全廠輔助網絡控制系統將電廠的大多數輔機控制系統，包括輸煤程控系統、化水程控系統、凝結水精處理程控系統、除灰除渣程控系統、凈水站程控系統、循環水加藥控制系統、制氫站程控系統、空壓機程控系統、污水程控系統等等，集成為一體化的控制網絡，在一個控制室進行集中監視與控制，形成與DCS并列的第二個綜合控制系統。

輔助網絡控制系統克服了原有獨立且分散的控制系統的缺點，可較大可能的減少運行管理人員?？刂葡到y在基本不提高造價的情況下，使輔助網絡控制系統的水平達到與主機DCS控制系統基本相當的水平，實現全廠一體化輔機集中控制管理，并使輔助控制系統創造了與主機DCS及其他管理系統聯網的可能性。實現對水、煤、灰網運行狀態的實時監控，實現真正的遠程控制。集中采集和保存數據，方便生產信息的集中保存、處理和備檔。集中監控點設在集控室或主廠房控制室。

水網PLC控制系統

水網PLC控制系統由凈水站及綜合泵房系統、鍋爐補給水處理系統、生活廢水處理系統、循環水加藥系統、非經常廢水處理系統聯成一個網，構成全廠水網控制系統網絡，進而聯入全廠輔助車間集中監控網，通過全廠水網控制系統上位機或者全廠輔助車間集中監控系統上位機操作員站實現對上述系統、設備的監視、操作與控制，并確保其正常、可靠運行。

全廠水網控制系統數據通訊網絡為分布式的工業以太網絡。大多數網絡通訊設備即工業交換機，采用進口工業級的德國赫斯曼（Hirschmann）MS30系列以太網光纖交換機的標準產品。數據通訊系統應將各CPU處理單元、輸入／輸出模塊及人機接口和系統外設聯接起來，以保證可靠和高效的系統通訊。

全廠水網控制系統采用控制系統＋網絡+上位機并接入輔助系統集中監控網的分級控制結構方式?？删幊炭刂破鲬x用在電廠有成熟運行經驗的羅克韋爾ControlLogix系列產品，采用同一系列的模塊，減少備件和維護量；大多數模塊可以帶電插拔, 包括CPU，電源模塊，通訊模塊， I/O模塊 ，支持不停機維修；輸出模塊要求帶預設置故障處理功能。PLC 裝置采用統一的高速背板總線，背板總線的速率不低于80M，確保系統性能的一致。該系統共設置2套冗余配置的PLC系統CPU，一套冗余CPU控制鍋爐補給水系統、非經常廢水系統、生活廢水處理系統、循環水加藥系統；另一套冗余CPU控制凈水站及綜合泵房系統。共設置2套互為冗余的調試操作員站/工程師站。

流程框圖如下：

輸煤程控PLC系統

火力發電廠輸煤系統的任務主要是卸煤、儲煤、上煤和配煤。輸煤控制系統就是對輸煤系統的設備進行控制，使其能按一定的順序運行，以便完成上述任務。主要設備包括翻車機、斗輪堆取料機、帶式輸送機、給煤機、犁煤器、除塵器、除鐵器、滾軸篩和碎煤機等。由于大型火電廠在一定時間內煤量相差很大。用煤量亦相差很大，煤質差別也可能較大，同時為滿足配煤和煤的粗處理的要求，輸煤系統必須具有多種多樣、十分靈活的運行方式，才能滿足機組穩發滿發的要求。

火電廠輸煤系統的主要特點如下：

(1) 系統設備多。設備種類多：給煤機、翻車機、斗輪堆取料機、皮帶輸送機、碎煤機、篩煤機、犁煤器、三通擋板、除塵器、取樣機、煤位檢測裝置、皮帶秤等；設備數量多：火電廠輸煤系統設備數量一般均為100多臺。

(2) 系統分布廣?；痣姀S輸煤系統設備布設分散、作業線長、運行方式靈活多變，分布一般在幾公里的范圍內，有的大型火電廠甚至更遠。

(3) 系統故障點多。皮帶的拉繩、跑偏、超載、撕裂；碎煤機的超溫、超振；三通擋板及犁煤器等的卡死或不到位；皮帶、篩煤機的堵煤等等。

(4) 工藝流程復雜。多種煤源設備取煤通過電動三通擋板的切換經皮帶輸送機 (一般均為雙路)傳送到原煤倉，可以組成幾十種甚至上百種工藝流程。

(5) 系統運行環境惡劣。輸煤系統運行環境粉塵飛揚，水、灰、煤粉比比皆是，特別是夏日煤倉間氣溫高達攝氏50度。

全廠輸煤程控控制系統采用控制系統＋網絡+上位機并接入輔助系統集中監控網的分級控制結構方式?？删幊炭刂破鲬x用在電廠有成熟運行經驗的羅克韋爾ControlLogix系列產品，采用同一系列的模塊，減少備件和維護量；大多數模塊可以帶電插拔, 包括CPU，電源模塊，通訊模塊， I/O模塊，支持不停機維修；輸出模塊要求帶預設置故障處理功能。PLC 裝置采用統一的高速背板總線，背板總線的速率不低于80M，確保系統性能的一致。該系統共設置2套冗余配置的PLC系統CPU，一套冗余CPU控制輸煤控制系統；另一套冗余CPU控制燃油泵房控制系統。共設置2套互為冗余的調試操作員站/工程師站。

流程框圖如下：

灰網PLC控制系統

廠灰網控制系統，由除飛灰控制系統、除渣控制系統、飛灰分選控制系統、電袋除塵器控制系統聯成一個大多數模塊可以帶電插拔, 包括CPU，電源模塊，通訊模塊， I/O模塊 ，支持不停機維修；輸出模塊要求帶預設置故障處理功能。PLC 裝置采用統一的高速背板總線，背板總線的速率不低于80M，確保系統性能的一致。該系統共設置2套冗余配置的PLC系統CPU控制飛灰系統。

每臺爐除飛灰系統包括電袋除塵器和省煤器/脫硝器灰斗排灰的集中輸送、儲存和處理。流程框圖如下：

除渣系統流程框圖如下：

底層驅動器采用采用羅克韋爾PowerFlex753系列變頻器,采用EtherNet/IP通信模塊具有雙以太網接口，可實現DLR功能(以太網環網)，羅克韋爾驅動器具有多種控制模式，標準 V/Hz，帶全定制功能，無速度傳感器矢量控制，帶自整定功能，磁通矢量控制，帶或不帶編碼器反饋，感應和永磁電機控制。

機柜采用的是霍夫曼MI9機柜，防護等級IP55，根據標準的GB 4208，等同于IEC 60529.具有超強的承重能力，并柜組件可以在相同車間機柜之間的完美組合，在智能電網行業中，霍夫曼MODO模塊化雙層戶外機柜，雙層壁結構，優越的熱解決方案，比普通機柜節能75%，采用優質的不銹鋼和鋁板打造，高強度的鋁合金框架，良好的抗振動、抗地震、負載及EMC功能,防護等級IP55.

在底層控制器端添加工業防火墻Tofino無論網絡中任何位置發生攻擊或者為人誤操作，深度防護模型都可以有效的限制其對整個網絡造成影響，多層防護，差異化防護，針對特定威脅的分層防護。

全廠輔助網絡控制系統拓撲圖如下：